程鵬飛

摘 要：我國為了完成礦井火災(zāi)的救援研制出了一種利用礦井滅火機(jī)器人的方法，很好的幫助了礦井火災(zāi)事故的處理。其中礦井滅火機(jī)器人主要由這幾部分構(gòu)成;cpu主板控制器，火焰?zhèn)鞲衅?，語音警報(bào)系統(tǒng)等，滅火機(jī)器人功能強(qiáng)大，可以在有火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行滅火，并且使用無線電設(shè)備將礦井中的災(zāi)情第一時(shí)間發(fā)送給控制總臺(tái)，為接下來的工作提供準(zhǔn)確的消息。本文就根據(jù)礦井中滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì)和使用問題進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：礦井;滅火機(jī)器人;火災(zāi)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.044

在我國現(xiàn)階段下礦井工作中出現(xiàn)火災(zāi)疫情的情況時(shí)有發(fā)生，是目前危害我國礦井工作的主要危害之一，火災(zāi)的突發(fā)常常伴隨著一些其他的次生危害，例如瓦斯含量超標(biāo)，碳含量超標(biāo)，超高溫等情況。最近這些年來，礦井發(fā)生火災(zāi)的情況很多，在礦井出現(xiàn)火災(zāi)疫情之后，也不能及時(shí)快速的進(jìn)行處理，因此給我們國家的經(jīng)濟(jì)資源帶來了非常嚴(yán)重的損害，與此同時(shí)，礦井發(fā)生火災(zāi)之后進(jìn)行組織救援的過程中，常有人員傷害，為了防止之上所說的這些情況的發(fā)生，必須要研制一種新型的滅火方式，因此滅火機(jī)器人就此產(chǎn)生。

1 滅火機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)

為了有效解決我國礦井火災(zāi)疫情的問題處理，我國自主研發(fā)了一種專業(yè)化的礦井滅火機(jī)器人，使用了能耗較低的A9處理芯片，能夠清晰感知的火苗的存在方位，具體的火源點(diǎn)以及進(jìn)行采取自動(dòng)滅火行為，并且還配備了一定的無線電通訊動(dòng)能，對礦井滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì)電路，采用了ds185sa系統(tǒng)作為滅火機(jī)器人的火焰感知器，用躲避感知器hs380進(jìn)行一些障礙物的躲避，采用hc-pk-400的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

1.1 電源模板電路設(shè)計(jì)

設(shè)備上的電源按鈕是一個(gè)設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的最基礎(chǔ)條件，為了能夠保證滅火機(jī)器人的正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)采用獨(dú)立供電的方式，并且還在一定程度上充分考慮了電源是否具備一定的兼容性。因?yàn)楹诵牡目刂圃遣捎玫木哂械湍芎牡腁9處理芯片，對其使用的電源是DC4.3V的電壓供應(yīng)，火焰?zhèn)鞲衅鳎瑹o線電通報(bào)還有語音警報(bào)系統(tǒng)是使用的DC5v的電壓供電;如果想要使得滅火機(jī)器人內(nèi)部各系統(tǒng)都能得到良好的使用，其中發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓必須要到達(dá)12v的電壓供電，所以對與礦井滅火機(jī)器人的電源控制手段上，可以使用三段低壓芯片。雖然采用三端低壓芯片，其中內(nèi)部具體設(shè)置有過電流，過熱流以及還有電路保護(hù)設(shè)施，通過對電路設(shè)計(jì)過程中其輸入電容與輸出電容之間進(jìn)行合理選擇，一般情況下，礦井滅火機(jī)器人的輸入電容都要比一般的輸出電容大一些，其主要防止出現(xiàn)在斷電情況下出現(xiàn)輸出電流向輸入電流進(jìn)行反方向充電的情況，對于芯片的保護(hù)具有著一定的作用。

1.2 電動(dòng)機(jī)電路設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部組合體為光電晶體離合器，其一般安裝在電源序控器以及輸入、輸出接口的交接部位。這種光電晶體離合器適合投入使用在雙驅(qū)動(dòng)晶體管和對電動(dòng)機(jī)防逆變使用元件上。較為明顯的優(yōu)勢部分是不需要增添任何放大器，在穩(wěn)定及最大電壓狀態(tài)下其電流能直接進(jìn)入功率組件中。這種光電晶體離合器CMR的固定值保持在1.5kv下，LED使其能夠保持在輸入上，在輸出階段的晶體管進(jìn)行疏通，關(guān)掉LED，各個(gè)功率元件的電壓都能夠保持在穩(wěn)定的狀態(tài)上。將LED器件打開運(yùn)行后，關(guān)掉晶體管，并且在輸出階段中可連接另外一個(gè)晶體管。

2 滅火機(jī)器人的內(nèi)部電路設(shè)計(jì)

在礦井滅火機(jī)器人中使用的是hs380躲避傳感器，其中躲避傳感器就是一臺(tái)微型的紅外線接受儀器，它最大的優(yōu)勢特點(diǎn)就是具有一定的傳輸運(yùn)行代碼，光線檢測儀器能夠和放大器在一起存放，其中內(nèi)部可以收集成PNM高頻過濾器，改良屏蔽電磁場，對于一些外界因素的抗干擾能力突出。紅外線接收儀器存在兩個(gè)設(shè)備組成環(huán)節(jié)，其中分別是發(fā)出和接收部分，發(fā)出端是使用單壓將未傳達(dá)的信號(hào)編碼調(diào)整成一些脈沖信號(hào)，并且經(jīng)過紅外線發(fā)射進(jìn)行發(fā)出。紅外線接收組件來完成紅外線信號(hào)的接收、檢測工作。為了能夠有效降低干擾的成分，可以使用一些經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的一體化接收感應(yīng)頭，這種紅外線接收感應(yīng)頭能夠接受的紅外信號(hào)編碼為39赫茲，它能夠進(jìn)行紅外線信號(hào)的放大。紅外線發(fā)出管能夠?qū)⑦M(jìn)行調(diào)整后的外紅線信號(hào)進(jìn)行發(fā)出，如果遇到前方?jīng)]有障礙物的情況，相應(yīng)的接收器就不會(huì)收到反射的紅外光線，因此如果當(dāng)前方出現(xiàn)了障礙物，接收器就會(huì)能收到反射的紅外光線，根據(jù)這樣的工作原理，礦井滅火機(jī)器人就可以很好的對路況進(jìn)行一個(gè)了解，以此來決定是否再進(jìn)行工作。

2.1 火焰?zhèn)鞲衅麟娐吩O(shè)計(jì)

因?yàn)榭紤]到礦井中發(fā)生火災(zāi)疫情具有一定的特殊性，因?yàn)槲覀兛梢赃x擇使用紫外線型火焰?zhèn)鞲衅?，以此來進(jìn)行礦井中火焰的檢測工作。采用紫外線火焰?zhèn)鞲衅骶哂幸欢ǖ膬?yōu)勢地方，紫外線火焰?zhèn)鞲衅骶哂蟹磻?yīng)靈敏度高，反應(yīng)時(shí)間少，抗擊干擾能力突出，對一些火焰的感知能力強(qiáng)，能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，及時(shí)進(jìn)行了檢測。常說的紫外線是一種看不見的光源，其中具有大量的光子能量?？梢允褂霉怆姽茏顬槊舾袦y試的器件，以此來對感應(yīng)紫外線的大小，最終使得電路達(dá)到良好的控制，完成自己檢測報(bào)警。對于紫外線火焰?zhèn)鞲衅鞯碾娐吩O(shè)計(jì)原理，可以采用光電效應(yīng)原理，其中在經(jīng)過一定的放大處理程序，如果出現(xiàn)了火線發(fā)出的紫外線到了檢測的最低值，火焰?zhèn)鞲衅骶蜁?huì)發(fā)出報(bào)警。另外，紫外線的光譜能夠控制在靈敏的范圍之內(nèi)，能夠?qū)椛涑龅淖贤饩€進(jìn)行一個(gè)快速的反應(yīng)行為。最后，一般情況下，溫度的大小對光電管的影響作用不大，能夠在一定程度上增加了火線傳感器的使用性。

2.2 聲音警報(bào)器

聲音警報(bào)器的電路設(shè)計(jì)原理就是，在額定電壓輸出較低的情況下即低于三極管的最初電壓，二極管會(huì)開始停止，此時(shí)狀態(tài)下的光源二極管與揚(yáng)聲器會(huì)因?yàn)槎O管的停止而進(jìn)行不工作。在輸出的電壓為較高的時(shí)候，就是比三極管的最初開始的電壓大的時(shí)候，其中輸出的電壓會(huì)使得二極管連通，這個(gè)狀態(tài)下的光源二極管和揚(yáng)聲器就會(huì)連接成功，最終會(huì)產(chǎn)生警報(bào)聲音。

3 結(jié)束語

本篇文章對本次研究的課題進(jìn)行了充分的研究和探討，通過對礦井用滅火機(jī)器人的硬件電路分析，展示出了具體的電路設(shè)計(jì)原理，可以使用在具體的煤礦中，為我國礦產(chǎn)資源的發(fā)展做出有力的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]石梓含.火災(zāi)智能機(jī)器人在偵查、滅火和救援上的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].通訊世界，2018（10）：302-303.